如何用std::views::cartesian_product重复同一向量N次？

以下代码实现了std::vector{1,2,3}的三次笛卡尔积并输出结果：

#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>
 
int main()
{
    const auto y = std::vector{1, 2, 3};    

    for (int i{1}; auto const &[a, b, c] : std::views::cartesian_product(y, y, y))
        std::cout << "(" << a << ' ' << b << ' ' << c << ")" << (i++ % 3 ? " " : "\n");
    
}

编译运行后输出：

$ g++-12-master --std=c++23 cartesian.cpp -o cartesian.exe && ./cartesian.exe
(1 1 1) (1 1 2) (1 1 3)
(1 2 1) (1 2 2) (1 2 3)
(1 3 1) (1 3 2) (1 3 3)
(2 1 1) (2 1 2) (2 1 3)
(2 2 1) (2 2 2) (2 2 3)
(2 3 1) (2 3 2) (2 3 3)
(3 1 1) (3 1 2) (3 1 3)
(3 2 1) (3 2 2) (3 2 3)
(3 3 1) (3 3 2) (3 3 3)

问题：能否只传入一次向量，通过指定重复次数（比如3次）实现相同效果？ #

C++23标准中的std::views::cartesian_product本身不支持直接传入重复次数参数，但可以通过模板元编程实现这个需求，避免重复书写向量参数：

实现方案：编译期指定重复次数的模板函数

#include <iostream>
#include <ranges>
#include <vector>
#include <utility>
#include <tuple>

// 生成N次重复的笛卡尔积视图
template <std::size_t N, typename Range>
auto repeated_cartesian(Range&& r) {
    // 利用索引序列展开参数包
    auto make_product = []<std::size_t... Idx>(Range&& range, std::index_sequence<Idx...>) {
        // 忽略索引值，重复传入range N次
        return std::views::cartesian_product((static_cast<void>(Idx), std::forward<Range>(range))...);
    };
    return make_product(std::forward<Range>(r), std::make_index_sequence<N>());
}

int main()
{
    const auto y = std::vector{1, 2, 3};    

    int i = 1;
    // 调用时指定重复次数3
    for (const auto& elem_tuple : repeated_cartesian<3>(y)) {
        std::cout << "(";
        // 遍历元组内的元素
        std::apply([&](const auto&... elems) {
            ((std::cout << elems << ' '), ...);
        }, elem_tuple);
        // 处理输出格式，移除最后一个空格
        std::cout << "\b)" << (i++ % 3 ? " " : "\n");
    }
}

说明 #

• 这个模板函数repeated_cartesian<N>通过std::index_sequence生成编译期的整数序列，展开时重复传入目标向量N次，最终调用std::views::cartesian_product生成笛卡尔积视图。
• 代码依赖C23特性，需要用支持C23的编译器（如GCC 12+、Clang 15+）编译。
• 如果需要运行时指定重复次数，可以实现递归的自定义视图，但编译期指定的方式性能更优。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bob